日处理8万吨污水处理厂工艺设计方案(计算公式)

I 目 录 第 1 章 前 言 1 第 2 章 水质标准 方案选择与工艺流程 2 2 1 水质标准与工艺流程 2 2 2 方案选择 2 2 3 原始数据确定 3 第 3 章 设计流量的计算和污水水质污染程度的确定 4 3 1 污水流量的计算 4 3 2 污水水质污染程度的确定 4 第 4 章 主要构筑物设备及工艺设计 5 4 1 格栅 5 4 2 沉砂池 9 4 3 巴氏计量槽 10 4 4 初沉池 10 4 5 A O 氧化沟 12 4 6 二次沉淀池 16 4 7 污泥处理设计 18 4 8 自动控制系统 22 第 5 章工艺设计特点 23 致 谢 24 参考文献 25 1 第 1 章 前 言 水是人类的宝贵资源 由于淡水资源日益匮乏及其污染程度的不断加剧 发 展环境保护事业 建立污水处理厂 将工业 家庭生活排放的污水 经城市污水 处理厂治理后 使之达到国家规定的排放标准 已成为各国政府十分关注的大事 但是 城市污水处理是一门涉及生物 化学 物理等多门学科的综合性技术 其 工艺机理较为复杂 随着人类社会的发展 特别是都市化和工业化的迅速发展 污水排放量大大超过了天然水体的自净能力 造成严重的环境污染和生态失衡 在人口聚集的城市 乡镇和排放废水的工矿企业设立污水处理厂 是保护自然环 境和人类健康的必要措施 随着环保法律的不断规范和日益严格 我国将逐步建立数以千计的城市污水 处理厂 有学者曾根据日处理污水量将污水处理厂分为大 中 小三种规模 日 处理量大于 10 万 m3为大型处理厂 1 10m3万为中型污水处理厂 小于 1 万 m3的 为小型污水处理厂 近年来 大型污水处理厂建设数量相对减少 而中小型污水 厂则越来越多 如何搞好中 小型污水处理厂 特别是中型污水厂 是近几年许 多专家和工程技术人员比较关注的问题 本文主要研究的是日处理 80000 吨污水 的中型污水处理厂 2 第 2 章 水质标准 方案选择与工艺流程 2 1 水质标准与工艺流程 根据城市污水排放资料 并参照同类型城市污水处理厂实测资料 确定本工 程设计进水水质为 BOD 100mg L COD 200mg L SS 200mg L TN 20mg L TP 3mg L 参照 污水综合排放标准 GB8978 96 确定设计出水水质为 BOD 20mg L COD 60mg L SS 20mg L TN 15mg L TP 1mg L 根据原污水水质和排放要求 污水 污泥处理工艺流程见图 2 1 图 2 1 污水 污泥处理工艺流程 2 2 方案选择 1 应根据原始数据与城市地质情况 确定污水处理厂的大概规模 之后要根 据水体自净能力 要求处理水质以及当地的具体条件来确定污水处理程度与处理 工艺流程 优化选择的工艺流程 平面图布置紧凑 便于管理 2 在确定流程时 同时选择适宜的处理单位构筑物类型 对其进行设计计算 时 确定包括有关设计参数 负荷 尺寸与所需的材料 规格等 3 根据原始水质资料 当地具体情况以及污水性质与成分 选择合适的污泥 处理工艺方程进行各单位构筑物的设计计算 3 2 3 原始数据确定 本设计主要处理为城市生活污水 污水处理量为平均日处理 80000m3 预计 最大处理量为日处理 m3 本设计部分数据是根据潮州市第一污水处理厂标准数据来确定的 潮州市第 一污水处理厂设计服务范围为 31 8km2 人口 35 万人 近期设计流量为 8 万 m3 d 避开了城市夏季主导风向 紧靠受纳水体三利溪 有利于污水管道建设和 环境保护 4 90 100 200 20200 100 ss ss ss C SSC E 80 100 100 20100 100 BOD BOD BOD C BODC E 第 3 章 设计流量的计算和污水水质污染程度的确定 3 1 污水流量的计算 3 1 sLdmQ 93 925 108 34 平均 3 2 sLdmQ 11 1736 1015 34 max 3 2 污水水质污染程度的确定 1 按照排污口出水水质要求计算 ESS 3 3 2 按照排污口出水水质要求计算 EBOD 3 4 5 第 4 章 主要构筑物设备及工艺设计 4 1 格栅 格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截 以免其对后续处理单元的机泵和 工艺管线造成损坏 由一组平行的金属栅条或筛网制成 被安装在污水渠道 泵 房集水井的进口处或污水处理厂的端部 用以截留较大悬浮物 以便减轻后续处 理构筑物的处理负荷 并使之正常运行 格栅上的拦截物称为栅渣 其中包括数 十种杂物 大至腐尸 小至树杈 木塞 破布条 碎砖石块 瓶盖 尼龙绳等均 能在栅渣中发现 格栅有很多种类 按栅条的形式分有直棒式栅条格栅 转筒式格栅 辐射式 格栅 弧形格栅和活动栅条格栅 最常见的格栅是直棒式栅条格栅 按照栅条之 间的距离可分粗格栅和细格栅 近年来 由于各种格栅的使用 有人把格珊分为 三类 栅距大于 40mm 的粗格珊 也称保护型格栅 栅距在 4 10mm 的称细格栅 栅距在 15 25mm 的称中格栅 中小型城市的生活污水处理厂或所需截留的污染物量较少时 可采用人工清 理的格栅 这类格栅是用直钢条制成 一般与水平面成 45 60 倾角安放 倾 角小时 清理时较省力 但是占地则较大 人工清渣的格栅 其设计面积应采用 较大的安全系数 一般不小于进水管渠有效面积的 2 倍 以免清渣过于频繁 在 污水泵站前集水井中的格栅 应特别注重有害气体对操作人员的危害 并应采取 有效的防范措施 格栅间应设置操作平台 机械清渣的格栅 倾角一般为 60 70 有时为 90 机械清渣格栅过水面积 一般应不小于进水管渠的有效面积 的 1 2 倍 格栅栅条的断面形状有圆形 矩形以及方形 圆形的水力条件较方形 的好 但是刚度较差 目前多采用断面形式为矩形的栅条 设置栅条的渠道 宽 度要适当 应使水流保持适当的流速 一方面泥砂不至于沉积在沟渠的底部 另 一方面截留的污染物又不至于冲过格栅 通常采用 0 6 1 0m s 最大流量时可高 于 1 2 1 4m s 4 1 1 粗格栅间 根据近期设计流量过栅流速 0 8m s 栅条间隙 20mm 共设两道自动除渣的 机械格栅 每道机械格栅宽 1m 栅条厚度 10mm 安装角度 75 栅前水深 1m 6 52 8 0102 0 2 75sin736 1sin Nbhv Q n nax mbnnSB55 1 5202 0 152 01 0 1 m vhN Q B085 1 218 0 736 1 max 1 m tgtg BB l64 0 202 085 1 55 1 2 1 1 m l l32 0 2 64 0 2 1 2 m g v kh091 0 75sin 81 9 2 8 0 02 0 01 0 42 2 3sin 2 2 3 4 2 1 配电功率 0 6kW 在每道粗格栅前后均装有电动闸板 备作检修时切换用 机械 格栅的耙渣机可人工启动 定时启动或根据格栅前后水位差自动运行 1 栅条间隙数 n 4 1 式中 格栅倾角 N 格栅数 b 格栅间隙宽度 v 污水过栅流速 2 栅槽宽度 4 2 3 暗渠宽度 4 3 4 进水渠道渐宽部分长度 设渐宽部分的倾角为 20 则 4 4 5 栅槽与进水渠道连接部分渐窄部分的长度 4 5 6 通过格栅的水头损失的计算 4 6 式中 h1 水头损失 m k 格栅受污染物阻塞后水头损失增大倍数 栅条为矩形断面 取 k 3 阻力系数 7 3 4 b S m tgtg H llL81 2 75 3 1 5 00 132 064 0 5 00 1 1 21 dm K WQ W Z 0 10 100020 1 8640008 0736 1 1000 86400 31max m Nbhv Q n109 75 01 1006 03 60sin736 1 sin max 2 42 锐边矩形 g 重力加速度 m s2 7 栅后槽总高度 设栅前槽高度 h2 0 3m 栅前总高 H1 h h2 1 0 0 3 1 3m 栅后总高 H h h1 h2 1 0 0 091 0 3 1 391m 8 格栅总长度 4 7 9 每日栅渣量 4 8 式中 W1 栅渣量 取 W1 0 08 KZ 生活污水流量总变化系数 取 KZ 1 20 4 1 2 进水泵房 厂区进水泵房按预计流量规模设计 选用 3 台 350QW1500 15 90 型潜污泵 1 台 200QW400 15 30 型潜水泵 Q 400m3 h H 15m n 980r min N 30kW 2 台 350QW1500 15 90 型潜污泵 考虑一台备用 Q 1500m3 h H 15m n 990r min N 90kW 进水房平面净尺寸为 18 1m 9 2m 地下深度为 9 1m 4 1 3 细格栅间 本工程细格栅间和涡流沉砂池为合建式 根据设计流量过栅流速 0 75m s 栅条间隙 6mm 设自动除渣的机械细格栅 每道机械格栅宽 1 2m 栅条厚度 4mm 栅前水深 1 1m 配电功率 0 6kW 机械格 栅的耙渣机可人工启动 定时启动或根据格栅前后水位差自动运行 1 栅条的间隙数 设格栅的格栅倾角 60 格栅数 N 3 4 9 8 mbnnSB086 1109006 0 1109 004 0 1 m vhN Q B701 0 31 175 0 736 1 max 2 m tgtg BB l53 0 202 701 0 086 1 2 2 1 m l l265 0 2 53 0 2 1 2 m g v b S k g v kh105 0 60sin 81 9 2 75 0 006 0 004 0 42 23sin 2 sin 2 2 3 4 2 3 4 2 1 m tgtg H llL21 3 60 6 1 5 00 1256 0 53 05 00 1 1 21 dm K WQ W Z 50 12 100020 1 8640010 0736 1 1000 86400 3 1max 2 栅槽的宽度 4 10 3 明渠宽度 4 11 4 进水渠道渐宽部分的长度 设渐宽部分倾角为 20 则 4 12 5 栅槽与出水渠道连接部分的渐窄部分的长度 4 13 6 通过格栅的水头损失 4 14 7 格栅后槽总高度 设格栅前渠道高度mh5 0 2 格栅前总高度mhhH6 15 01 1 21 格栅后总高度mhhhH705 1 5 0105 0 1 1 212 8 格栅总长度 4 15 9 每日栅渣量 4 16 9 3 max 32 208602736 160mtQV 2 1 max 9 18 092 0 736 1 m v Q A 式中 W1 0 10 KZ 1 20 4 2 沉砂池 砂是指城市污水中比重较大 易沉淀分离下来的一些颗粒物质 主要包括无 机性的砂粒 砾石和少量较重的有机性的颗粒 如果壳皮 骨条 种粒等 在上 述颗粒物质的表面还附着一些粘性有机物质 这些粘性有机物质是极易腐败的污 泥 污水中的砂如不去处 会在后续处理单元或渠道内沉积 并使设备过度磨损 在污水处理中 沉砂池的主要作用是利用物理原理去除污水中比重较大的无 机颗粒 主要包括无机性的砂粒 砾石和较重的有机物质 目前 应用较多的沉 砂池有平流沉砂池 竖流式沉砂池 辐流式沉砂池 曝气沉砂池 涡流沉砂池以 及斜板式沉砂池 在本工艺中采用涡流沉砂池 它与传统的平流式曝气沉砂池相比 具有除砂 效率高 占地面积小 能耗低 土建费用省等优点 旋涡式沉砂池有平底型和斜 底型 本设计采用平底型 其特点为 l 水流为旋涡式 使砂粒保持在转盘周围旋转 直至所有砂粒被旋涡传 送至漏斗部分 而较轻的有机物则被送回污水中 使砂和有机物分离 减少砂内 的有机物 2 应变能力强 如遇特殊原因 转盘停止运转 砂粒便会沉积在平底上 但当转盘再次运转 便可恢复砂粒和有机物的分离 若有需要 也很容易将上层 平底的砂粒清除 3 不需依靠空气仲洗来 清洗 砂粒 砂粒从漏斗被传送至浓缩器 使 砂粒与水和有机物再进一步分离 4 为避免在进水渠道有沉积 在进口处设计一个斜度 如有沉积物 便 会沿斜度引至池的上层平底上 沉砂池部分数据的确定 1 沉砂池总有效容积 4 17 式中 t 最大设计流量时的流行时间 一般为 1 3min 取 t 2min 2 水流断面积 4 18 10 m h A B45 9 2 9 18 2 m A V L 0 11 9 18 32 208 16 1 45 9 0 11 B L 3 66 max 75 3 1020 1 86400130736 1 10 86400 m K XTQ V Z 式中 v1 污水流速 取 v1 0 092m s 3 沉砂池总宽度 4 19 式中 h2 有效水深 取 h2 2m 4 沉砂池总长度 4 20 长宽比 4 21 5 沉砂室所需要的容积 4 22 式中 X 城市污水沉砂量 取 30m3 8 0 104m3 T 清砂间隔时间 取 T 1d KZ 污水流量变化系数 取 1 20 每组沉砂池上设有立式桨叶分离机和输砂泵各 1 台 沉砂经水力旋流浓缩后 进入砂水分离器 分离后的干砂外运 剩余污水接入进水泵房 4 3 巴氏计量槽 巴氏计量槽具有价格便宜 水头损失小 操作简便 测量精度不受水中悬浮 物的影响等优点 本工程采用巴氏计量槽 计量槽设在涡流沉砂池后的渠道上 计量槽喉宽 W 0 9m 测量范围为 0 25 1 8m3 s 11 4 4 初沉池 4 4 1 沉淀的理论依据 在流速不大时 密度比污水大的一部分悬浮物会借重力作用在污水中沉淀下 来 从而实现与污水的分离 这种方法称之为重力沉淀法 根据污水中可沉悬浮 物质浓度的高低和絮凝性能的强弱 沉淀过程有以下四种类型 它们在污水处理 工艺流程中都有具体体现 自由沉淀 自由沉淀有时也称为离心沉淀 是一种相互之间无絮凝倾向或弱絮凝倾向的 固体颗粒在稀溶液中的沉淀 由于悬浮固体浓度低 而且颗粒间不发生粘和 颗 粒的形状 粒径和密度在沉淀过程中基本保持不变 各自独立地完成沉淀全过程 颗粒的形状 粒径和密度都直接决定颗粒下沉速度 另外 由于自由沉淀过程一 般历时较短 因此污水的水平流速与停留时间对沉淀效果影响很大 自由沉淀由 于发生在稀溶液中 且是离散的 因此入流颗粒浓度不影响沉淀效果 平流沉砂池中砂粒的沉淀过程即为典型的自由沉淀 沉淀效果有污水的水平流速 和停留时间决定 初沉池沉淀初期也属于自由沉淀 但初沉池内自由沉淀历时很 短 絮体之间很快会相互黏结 形成另外一种沉淀类型 絮凝沉淀 絮凝沉淀是一种絮凝性颗体在稀悬浮液中的沉淀 在絮凝沉淀过程中 各微小絮 状颗粒之间能互相粘和成较大的絮体 使颗粒的形状 粒径和密度不断发生变化 因此沉降速度也不断发生变化 初次沉淀池中的颗粒在经过短暂的自由沉淀之后 即马上转变为絮凝沉淀 另外 活性污泥在二次沉淀池内的沉淀初期也属于絮凝沉淀 成层沉淀 当污水中的悬浮物浓度较高时 颗粒相互靠的很近 每个颗粒的沉降过程都 受到周围颗粒作用力的干扰 但颗粒之间相对的位置不变 成为一个整体的覆盖 层共同下沉 此时 悬浮物与水之间有一个清晰的界面 这种沉淀类型为成层沉 淀 活性污泥在二次沉淀池中的沉淀中期以及化学絮凝体在混凝沉淀池中的均属 于成层沉淀 压缩沉淀 压缩沉淀也称拥挤沉淀 当污水中的悬浮固体浓度很高时 颗粒之间便相互 接触彼此支撑 在上层颗粒的重力作用下 下层颗粒间隙中的游离水被挤出界面 12 因此颗粒之间相互拥挤得更加紧密 通过这种拥挤与自动压缩过程 污水中的悬 浮固体浓度进一步提高 活性污泥在二次沉淀中的沉淀后期 污泥在浓缩池内的重力浓缩均属于压缩 沉淀 4 4 2 初沉池的作用以及特点 初沉池作用是对污水中的以无机物为主的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离 去处 50 60 的 SS 使污水的 BOD5降低 25 35 去处漂浮物 均和水质 本工艺采用平流式沉淀池 其特点 a 沉淀效果好 b 对冲击负荷和温度变化的适应能力较强 c 施工简易 造价较低 d 池子配水不易均匀 e 适用于地下水位较高及地质较差的地区 f 适用于大 中 小型污水处理厂 g 采用多斗排泥时 每个泥斗需单独设排泥管各自排泥 操作量大 采用 链带式刮泥机排泥时 链带的支承件和驱动件都没于水中 易绣蚀 初沉池的部分设计 4 5 A O 氧化沟 4 5 1 活性污泥法 氧化沟工艺 概述 活性污泥法是处理城市污水最广泛使用的方法 它能从污水中去除溶解的和 胶体的可生物降解有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质 无 机盐类 磷和氮的化合物 也能部分地被去除 类似的工业废水也可用活性污泥 法处理 活性污泥法既适用于大流量的污水处理 也适用于小流量的污水处理 运行方式灵活 日常运行费用较低 但管理要求较高 活性污泥法本质上与天然 水体 江 湖 的自净过程相似 二者都为好氧生物过程 只是它的净化强度大 因此活性污泥法是天然水体自净作用的人工化和强化 1912 年英国的克拉克 Clark 和盖奇 Cage 发现 对污水长时间曝气会 产生污泥 同时水质会得到明显的改善 继而阿尔敦 Arden 和洛开脱 Lockett 对这一现象进行了研究 曝气试验是在瓶中进行的 每天试验结束时 把瓶子倒空 第二天重新开始 他们偶然发现 由于瓶子清洗不完善 瓶壁附着 污泥时 处理效果反而好 由于认识了瓶壁留下污泥的重要性 他们把它称为活 13 性污泥 随后 他们在每天结束试验前 把曝气后的污水静止沉淀 只倒去上层 净化清水 留下瓶底的污泥 供第二天使用 这样大大缩短了污水处理的时间 这个试验的工艺化便是于 1916 年建成的第一个活性污泥法污水处理厂 活性污泥法是由曝气池 沉淀池 污泥回流和剩余污泥排除系统所组成 污 水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混和液 曝气池是一个生物反应器 通 过曝气设备充入空气 空气中的氧溶入污水使污泥混合液产生好氧代谢反应 曝 气设备不仅传递氧气进入混合液 且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态 这 样 污水中的有机物 氧气同微生物能充分接触和反应 随后混合液流入沉淀池 混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉淀下来和水分离 流出沉淀池的就是净化水 沉淀池中的污泥大部分回流 称为回流污泥 回流污泥的目的是使曝气池内保持 一定的悬浮固体浓度 也就是保持一定的微生物浓度 曝气池中的生化反应引起 了微生物的增殖 增殖的微生物通常从沉淀池中排除 以维持活性污泥系统的稳 定运行 这部分污泥叫剩余污泥 剩余污泥中含有大量的微生物 排放环境前应 进行处理 防止污染环境 从上述流程可以看出 要使活性污泥法形成一个实用 的处理方法 污泥除了有氧化和分解有机物的能力外 还要有良好的凝聚和沉淀 性能 以使活性污泥能从混合液中分离出来 得到澄清的出水 活性污泥中的细 菌是一个混合群体 常以菌胶团的形式存在 游离状态的较少 菌胶团是由细菌 分泌的多糖类物质将细菌包覆成的粘性团块 使细菌具有抵御外界不利因数的性 能 菌胶团是活性污泥絮凝体的主要组成部分 游离状态的细菌不易沉淀 而混 合液中的原生动物可以捕食这些游离细菌 这样沉淀池饿出水就会更清澈 因而 原生动物有利于出水水质的提高 活性污泥法使用到现在已有近百年的历史 面对污水复杂程度的提高和对出 水水质的严格要求 各国在活性污泥法原有基础上进行了许多革新与改进 如 低负荷活性污泥法 氧化沟处理技求 两段活性污泥法 AB 法 生物脱氮除磷 工艺 A O A2 O 法 序批式活性污泥法 SBR 及天然生物净化系统等等 氧 化沟属于延时曝气活性污泥工艺 从运行方式上可分为两大类 一类按时间顺序 安排为主对污水进行处理 如 交替和半交替工作式氧化沟 另一类按空间顺序 交排为主对污水进行处理 如 连续工作分建式氧化沟 包括 Pasveer 型 Carrousel 型 Orbal 型 连续工作合建式 包括 Boat 式 C 型沟内式 型 D 沟 内式 管式等 与传统活性污泥法相比 氧化沟在去除污水中 BOD5的同时 兼 具脱氮除磷功能 较长的 HRT 和 SRT 使得剩余污泥产量少且较稳定 勿需消化处 理 氧化沟法是活性污泥法的发展和演变 是其多种运行方式中的一种 在 50 年代开发的氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式 如图 4 1 所示 所谓的延时 14 曝气是在 40 年代末到 50 年代初在美国流行起来的 其特点是曝气时间很长 达 24h 甚至更长 MLSS 较高 达到 3000 6000mg L 活性污泥在时间和空间上部分 处于内源呼吸状态 剩余污泥少而稳定 无需消化 可直接排放 适用于污水量 很小的场合 最先是牛奶场 后来用于村庄和风景区 旅社等 近年来 国内用 于高层建筑生活污水处理 设备可用钢板装配 由厂商供应 对于不是 24h 连续 来水的场合 常常不设沉淀池而采用间歇运行方式 例如 20h 曝气和进水 2h 沉 淀 2h 放空 再运行 也有曝气池和二沉池合建的 氧化沟的池体狭长 池深较 浅 在沟槽中设有表面曝气装置 曝气装置的转动 推动沟内液体迅速流动 取 得曝气和搅拌两个作用 沟中混合液流速约为 0 3 0 6m s 使活性污泥呈悬浮状 态 其中典型的氧化沟 卡罗塞式氧化沟 它是由荷兰 DHV 公司于 60 年代开 发的使用很广泛的一种氧化沟 如我国昆明兰花沟污水处理厂 桂林市东区污水 处理厂以及上海龙华肉联厂的废水处理都采用这种形式的氧化沟 它不但可以达 到 95 以上的 BOD5去除率 还可以同时达到部分脱氮除磷的目的 氧化沟利用 A O 法 即缺氧好氧活性污泥法 A O 法是由厌氧池和好氧池组 成的同时去除污水中有机污染物以及磷的处理系统 为了使微生物在好氧池中易 于吸收磷 溶解氧应维持在 2mg L 以上 pH 值应控制在 7 8 之间 磷的去除率还 取决于进水中的 BOD5与磷浓度之比 据报道 如果这一比值大于 10 1 出水中 磷的浓度可在 1mg L 左右 由于微生物吸收磷是可逆的过程 过长的曝气时间及 污泥在沉淀池中停留时间过长都有可能造成磷的释放 A O 工艺具有流程简单 工程造价低的特点 其主要工业特征是将脱氮池设置在去除碳过程的前端 是脱 氮过程一方面更直接利用进水中的有机碳源而省去外加碳源 另一方面则通过曝 气池混合液回流 使其中的 NO3 在脱氮池内反硝化 使氮得以去除 15 图 4 1 氧化沟系统 4 5 2 氧化沟工艺基本原理 氧化沟中碳源基质的去除动力学与活性污泥法动力学完全一致 主要通过兼 性菌好氧降解实现 氨氮的硝化反应涉及到亚硝化毛干菌和硝化杆菌两类不同的 硝化细菌 亚硝化毛杆菌在有氧条件下将 NH 4 N 转化为 NO 2 NO 2进一步被硝化 菌转化为 NO 3 在缺氧区 NO 3作为电子受体 被反硝化菌还原为 N2或 N2O 磷 的降解有两条途径 一条途径是在厌氧条件下 聚磷菌代谢细胞内多聚磷酸盐获 得能量将污水中基质合成为细胞内聚合物质 释放磷酸盐 在好氧条件下 环境 中缺乏 COD 而使得厌氧条件下贮存的聚 羟基丁酸酯成为基质 聚磷菌过量摄 取环境中磷酸盐而在细胞内合成多聚磷酸盐 细胞得到增殖 另一条途径是基于 兼性反硝化菌也有着很强的生物摄 放磷现象 在缺氧条件下 反硝化除磷菌能 够象在好氧条件下一样 利用硝酸氮充当电子受体产生生物摄磷作用 同时 NO 3 被还原成 N2 后一条途径已被作为新一代脱氮除磷的技术基础之一 导致了可持 续脱氮除磷工艺的诞生 另外 活性污泥吸附也是去除污水中氮磷化合物的重要 机制 4 5 3 氧化沟工艺技术特征 氧化沟是主导反应器 水流混合介于推流和完全混合之间 水流搅动情况和 溶解氧 DO 浓度沿池长变化 十分有利于活性污泥生物凝聚和不同菌群生化活 性的发挥 氧化沟主要技术参数如下 有机物容积负荷 0 2 0 4kgBOD5 m3 d 16 有机物污泥负荷 0 05 0 15kgBOD5 kgVSS d 水力停留时间 HRT 10 24h 污泥龄 SRT 10 30d 活性污泥浓度 2000 6000mg l 出水水质 BOD5 10 15mg l SS 10 20mg l NH 4 N 1 3mg l 4 5 4 工艺技术 A O 氧化沟法 A O 氧化沟是污水处理厂的关键构筑物 本工程采用厌氧 好氧 A O 氧化 沟 设计流量 8 万 m3 d 污泥负荷 0 16kgBOD kgMLSS d 污泥浓度 3g L 水 力停留时间 5 2h 容积负荷 0 48kgBOD m3 d 泥龄 5 6d 氧化沟共设 4 座 1 厌氧区 每座氧化沟内有一个厌氧区 水力停留时间 1 5h 混合液浓度 3g L 厌氧 区中间由导流墙隔开 分成两格 每格平面净尺寸为 8 05m 18m 有效水深 4 2m 每个厌氧区有效容积为 1210m3 为了使厌氧区内污泥处于悬浮状态 不致 于产生沉积而影响处理效果 池内设淹没式水下搅拌器 2 台 每台配电功率 4kW 在两座氧化沟间设一圆形配水井 直径为 5 4m 沉砂池出水与回流污泥在 此混合后分别进入两座氧化沟 2 好氧区 本工程采用帕式氧化沟 通过曝气转碟的布置 使得氧化沟内形成一个好氧 区 DO 1 5 2 5mg L 好氧区水力停留时间 3 7h 混合液污泥浓度 3g L 每座 氧化沟总有效容积为 4314m3 其中厌氧区有效容积 1210m3 好氧区有效容积为 3104m3 氧化沟内设导流墙 被分为两道沟 每沟净宽为 8m 平面尺寸为 17 2m 71 35m 氧化沟出水采用溢流堰 设在好氧区内 堰长为 6 6m 好氧区的需氧 量 供氧按最大时流量 4333m3 h 设计 经计算 两座氧化沟好氧区总需氧量为 3060kg d 采用转碟曝气 需转碟 12 台 转碟叶片直径 1 4m 有效长度 8m 转 速为 72r min 每台充氧能力为 40kgO2 h 配电功率为 22kW 动力效率为 1 8kgO2 kW h 以电机输入功率计 4 6 二次沉淀池 二次沉淀池是整个活性污泥法系统中非常重要的一个组成部分 二次沉淀池 是设置在曝气池之后的沉淀池 是以沉淀 去除生物处理过程中产生的污泥 获得 澄清的处理水为主要目的的 17 2 max 2 2083 5 12 3600736 1 m qn Q F m F D 5 51 14 3 2 208344 mtqH325 1 二沉池有别于其它沉淀池 其作用一是泥水分离 二是污泥浓缩 并因水量 水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥 活性污泥处理系统的重要组成部分 其作同时泥水分离 使混合液澄清 浓 缩和回流活性污泥 其运行处理效果将直接影响活性污泥系统的出水水质和回流 污泥浓度 二沉池的真实运行情况 1 二次沉淀池中普遍地存在四个区 清水区 絮凝区 成层沉降区 压 缩区 一般存在两个界面 泥水界面和压缩界面 2 混合液进入二沉池以后 立即被池水稀释 固体浓度大大降低 并形 成一个絮凝区 絮凝区上部是清水区 清水区与絮凝区之间有一泥水界面 3 絮凝区后是一个成层沉降区 在此区内 固体浓度基本不变 沉速也 基本不变 絮凝区中絮凝情况的优劣 直接影响成层沉降区中泥花的形态 大小 和沉速 4 靠近池底处形成污泥压缩区 压缩区与成层沉降区之间有一明显界面 固体浓度发生突变 运行正常的 沉降性能良好的活性污泥 在污泥压缩区的积 存是很少的 当污泥沉降性能不大理想时 才在二沉池的泥斗中积有较多污泥 排出二沉池的底流浓度主要决定于污泥性质和污泥在泥斗中的积存时间 因此 可以认为 二沉池的澄清能力与混合液进入池后的絮凝情况密切相关 也与二沉 池的表面面积有关 4 6 1 二沉池的设计以及计算 1 二沉池的面积 4 23 式中 n 二沉池的个数 取 n 2 表面负荷 取 1 5m3 m2h q 2 二沉池的直径 4 24 3 二沉池的有效水深 4 25 18 3 5000 121 3600736 1 3 0 11 4 21 1 4 1 4 m R QR XX QXR V r XXX R Xr2 1 1 1 1 1 smQQQRQ 736 1 111 3 max 单单进 2 34 4 4 0 736 1 m v Q f 进 2 54 0 8 34 4 8 m f m g v h143 0 81 9 2 5 1 245 1 2 22 1 m g v h008 0 81 9 2 4 0 0 1 2 22 2 式中 t 沉淀时间 取 t 2h 4 排泥设计 采用间歇排泥 则二沉池污泥容积 4 26 式中 R 污泥回流比 取 100 X 混合液污泥浓度 取 X 2307 7mg L Xr 回流污泥浓度 5 二沉池部分进水设计 当回流比为 100 时 单管流量 4 27 取管中心流速 v 0 4m s 则过水断面积 4 28 有 8 个导流孔 则单孔面积 4 29 按回流比 100 的情况计算 进水管水头损失 4 30 查表得 1 245 v 1 5m s 管中心的水头损失 4 31 19 本工艺采用中心进水 周边出水辐流式沉淀池 池边水深 3 5m 其中有效水 深 3m 缓冲层高 0 5m 另加超高 0 5m 底斜坡高 0 9m 泥斗高 2 2m 总高度为 7 1m 每座二沉池内设 1 台周边转动刮泥机 利用池内水位以及真空系统吸排泥至 排泥井 桥长 40m 桥面宽 0 8m 配电功率 0 18kW 共用一座配水结合井 中心 为配水井 周边依次为排泥井 出水井 中心配水直径为 6m 进水管采用 DN1020 8 钢管 出水设 4 根 DN820 8 钢管均匀配至每座沉淀池 二沉池的排泥 通过刮泥机的作用 采用 DN630 8 钢管将污泥排入排泥井 再通过一根 DN1020 8 钢管流入污泥泵房 二沉池出水采用不锈钢环形集水槽 双侧溢流三角堰出水 最大堰口负荷为 1 2L s m 4 7 污泥处理设计 4 7 1 污泥处理的目的与处理方法 1 污泥的特性和处理的目的 废水在典型的处理厂经过 10h 左右的处理以后 大部分悬浮性污染物以及可 分解的胶体和溶解性污染物得以去除 废水得到了净化 其危害性相对减小 可 以排入受纳水体予以处置 从废水中去除的污染物绝大部分转变成污泥 污泥的 体积占进入处理厂的废水流量的 1 左右 其中可能含有病原微生物和有毒物质 在很短的时间内污泥就会变成腐臭的 令人厌恶的物质 通过观察污泥的外观和颜色以及辨别污泥的气味 可以判断污泥的状态 自 然沉淀产生的生污泥呈灰色 有一股不良的气味 可见到粪便物 废纸 植物残 渣 这种污泥脱水很困难 脱水时通常散发恶臭气味 污泥液浑浊而有臭味 厌 氧消化污泥呈黑色 有一股焦油味 在砂滤床上能形成 20cm 厚的沉积层 一周 或两周后可铲起 污水处理厂污泥是指水处理过程中产生的絮状体 它含有大量水分 丰富的 有机物及 N P K 等营养元素 同时还含有重金属及病原菌等有害物质 如果任 意排放不加处理 不仅对环境造成污染 同时也是对资源的严重浪费 根据不完 全统计 全国污水排放量为 4 m3 d 不同规模 不同处理程度的污水处理厂有 100 多座 每天所产生的污泥量约为污水处理量的 0 5 1 0 如果这些污泥还 使用传统的处置方法 如土地填埋 焚烧和海洋排放等 进行处理 相对于当今 更加严格化的环境标准 显然是不合适的 同时 随着资源短缺危机的加剧 人 20 们不得不寻找新的资源 污泥由于其有机物 营养元素含量高而受到越来越多的 关注 2 污泥处理方法的选择 污泥处理的目标是为了使最后的污泥残渣能安全地排入土壤 贮存塘或者海 中 规划和设计者的任务是选择最经济同时又是最可行的处理工艺组合 在大多 数情况下 生污泥先经浓缩和消化池内的好氧或厌氧稳定 然后经干化后直接排 入土壤 填埋场处置或者焚烧 另一种处置方法是先对浓缩稳定以后的污泥进行 机械脱水 然后进行堆肥或焚烧处理 图 4 2 所表示的是可供选择的污泥处理和 处置工艺的概况 本工艺采用污泥活化制取吸附剂技术来回用污泥 近年来 一些学者研究发 现 来源于污泥热解的衍生材料可以作为很好的吸附剂 我国学者吴键等和马志 毅等也从污水污泥中制取了吸附材料 一般的工艺过程如图 4 3 所示 初级处理 和二级处 理 气浮浓 缩 重力浓 缩 离 心 真空过 滤 干化床 压滤机 焚烧 土地处 理 驳运 好氧或 厌氧消 化 热处理 湿式氧 化 返回处理的废液 返回处理的污泥固体 污泥 图 4 2 污泥的处理与处置工艺概况 21 干 化热 解空气中氧化 化学活化 烘 干 物理活化 吸 附 剂 污 泥 图 4 3 污泥制取吸附剂工艺流程 从工艺过程可知 污泥制取吸附剂的途径有 3 条 针对不同的污泥 所制取 吸附剂的不同用途 可相应采用不同的制取方法 而不同的制取方法所产生的吸 附剂的性能差别很大 一般所制得的吸附材料性能为 化学活化 物理活化 空 气中氧化 影响吸附性能的主要因素有 活化药剂的种类 浓度 热解时间 热 解温度和活化温度等 马志毅等利用污泥制取的吸附材料性能如表 4 1 所示 对 于该种吸附剂的应用 由于其中含有大量的重金属的氧化物 致使其不但可以作 为吸附剂 同时也是良好的催化剂 所以 虽然从相关参数上比较其不如商业活 性炭 但应用效果却与商业活性炭效果接近 甚至有时会超过活性炭 通过化学 活化法 选取氯化锌作为活化药剂 再被处理 防止了污染 污泥作为型煤黏结 剂 可改善在高温下型煤的内部孔结构 提高型煤的气化反应性 降低灰渣中的 残炭 唐黎华的研究表明 污泥添加量为 2 干基 白泥添加量为 0 3 干基 时 所制型煤抗压强度 跌落强度 热稳定性与白泥型煤相当 且污泥型煤无二 次污染 其气化成分符合氨原料气的要求 经该技术合成的燃料产生的烟气 可 22 以通过常规的气体净化装置去除其中的酸性气体及其他大气污染物 表 4 1 污泥衍生吸附剂性能 物理活化 炭化温度 500 性能项压伸压力 kg cm2 强度 容重 g L 水容重 苯吸附 硫容量 mg g 吸附剂60 70225795927767 性能项碘值 mg g 比表面积 m2 g 微孔 m2 g 总孔 mL g 中孔 mL g 微孔 mL g 吸附剂2487052